JP5483306B2 - 水性ボールペン - Google Patents
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Description
更に、前記した剪断減粘性に依存してインキ漏れが発生することなく、しかも、インキ流量を調節する流量調節部材(ペン芯)を要しないので、チップを先端に配設したインキ収容管内にインキを内蔵する簡易な構造のボールペンを構成できる。
尚、前記簡易構造のボールペンのインキ後端面には、インキ中の溶剤が蒸発することを防止したり、筆記先端部(チップ)上向き状態(正立状態)でのインキの後方移動や逆流を防止することを目的として、インキの消費に伴って追従するインキ逆流防止体(液栓)が充填される。
従って、インキ中の気体を化学的に除去する方法が考えられ、例えば、アスコルビン酸誘導体を添加したり、α−トコフェロールを添加する試みが開示されている(例えば、特許文献2乃至3参照)。
本発明は、インキ後端に液栓を充填する構成のボールペンに、前記したインキ中の気体を化学的に除去する特定の化合物を用いたインキを内蔵することで、良好な筆記性能を長期的に得ることができる水性ボールペンを提供するものである。
更には、前記水性インキ組成物が剪断減粘性付与剤を含むこと、前記水性インキ組成物の20℃におけるEM型回転粘度計100rpmでのインキ粘度が25〜160mPa・sの範囲にあり、且つ、剪断減粘指数が0.1〜0.7の範囲にあること、前記剪断減粘性付与剤がサクシノグリカン又はカラギーナンのいずれかであることを要件とする。
また、前記ボールは、超硬合金、ステンレス鋼、ルビー、セラミック、樹脂等からなるものが適用でき、直径0.10mm〜2.0mmの範囲のものが用いられる。
尚、前記インキ収容管はそれ自体を把持用外装(軸筒)として使用する他、ボールペン用レフィルの形態として、該レフィルを別部材からなる軸筒内に収容するものでもよい。
出没機構の操作方法としては、例えば、ノック式、回転式、スライド式等が挙げられる。
前記ノック式は、軸筒後端部や軸筒側面にノック部を有し、該ノック部の押圧により、ボールペンレフィルの筆記先端部を軸筒前端開口部から出没させる構成、或いは、軸筒に設けたクリップ部を押圧することにより、ボールペンレフィルの筆記先端部を軸筒前端開口部から出没させる構成を例示できる。
前記回転式は、軸筒後部に回転部を有し、該回転部を回すことによりボールペンレフィルの筆記先端部を軸筒前端開口部から出没させる構成を例示できる。
前記スライド式は、軸筒側面にスライド部を有し、該スライドを操作することによりボールペンレフィルの筆記先端部を軸筒前端開口部から出没させる構成、或いは、軸筒に設けたクリップ部をスライドさせることにより、ボールペンレフィルの筆記先端部を軸筒前端開口部から出没させる構成を例示できる。
前記出没式ボールペンは外軸内に複数のボールペンレフィルを収容してなる複合タイプの出没式ボールペンであってもよい。
前記2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾールのモノマーは、インキ組成中0.01〜5重量%、好ましくは0.1〜3重量%添加することができる。
0.01重量%以下では所期の気泡発生抑止効果を得ることは困難であり、又、5重量%を越えて配合しても更なる気泡抑制効果は得られないので、これ以上の添加を要しない。
前記染料としては、酸性染料、塩基性染料、直接染料等を使用することができる。
酸性染料としては、
ニューコクシン(C.I.16255)、
タートラジン(C.I.19140)、
アシッドブルーブラック10B(C.I.20470)、
ギニアグリーン(C.I.42085)、
ブリリアントブルーFCF(C.I.42090)、
アシッドバイオレット6B(C.I.42640)、
ソルブルブルー(C.I.42755)、
ナフタレングリーン(C.I.44025)、
エオシン(C.I.45380)、
フロキシン(C.I.45410)、
エリスロシン(C.I.45430)、
ニグロシン(C.I.50420)、
アシッドフラビン(C.I.56205)等が用いられる。
クリソイジン(C.I.11270)、
メチルバイオレットFN(C.I.42535)、
クリスタルバイオレット(C.I.42555)、
マラカイトグリーン(C.I.42000)、
ビクトリアブルーFB(C.I.44045)、
ローダミンB(C.I.45170)、
アクリジンオレンジNS(C.I.46005)、
メチレンブルーB(C.I.52015)等が用いられる。
コンゴーレッド(C.I.22120)、
ダイレクトスカイブルー5B(C.I.24400)、
バイオレットBB(C.I.27905)、
ダイレクトディープブラックEX(C.I.30235)、
カヤラスブラックGコンク(C.I.35225)、
ダイレクトファストブラックG(C.I.35255)、
フタロシアニンブルー(C.I.74180)等が用いられる。
Blue 15:3B〔品名:Sandye Super Blue GLL、顔料分24%、山陽色素株式会社製〕、
C.I. Pigment Red 146〔品名:Sandye Super Pink FBL、顔料分21.5%、山陽色素株式会社製〕、
C.I.Pigment Yellow 81〔品名:TC Yellow FG、顔料分約30%、大日精化工業株式会社製〕、
C.I.Pigment Red 220/166〔品名:TC Red FG、顔料分約35%、大日精化工業株式会社製〕等を挙げることができる。
尚、前記顔料を分散する樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、アクリル酸樹脂、マレイン酸樹脂、アラビアゴム、セルロース、デキストラン、ガゼイン等、およびそれらの誘導体、前記した樹脂の共重合体等が挙げられる。
蛍光顔料としては、各種蛍光性染料を樹脂マトリックス中に固溶体化した合成樹脂微細粒子状の蛍光顔料が使用できる。
また、二酸化チタン等の白色顔料、アルミニウム等の金属粉、天然雲母、合成雲母、アルミナ、ガラス片から選ばれる芯物質の表面を二酸化チタン等の金属酸化物で被覆したパール顔料、コレステリック液晶型光輝性顔料等を使用することもできる。
更に、可逆熱変色性組成物を内包したマイクロカプセル顔料や、前記可逆熱変色性組成物と共に、染料や顔料を内包したマイクロカプセル顔料等の熱変色性顔料を使用することもできる。
前記着色剤は一種又は二種以上を適宜混合して使用することができ、インキ組成物中1〜25重量%、好ましくは2〜15重量%の範囲で用いられる。
前記水溶性有機溶剤としては、エタノール、プロパノール、ブタノール、グリセリン、ソルビトール、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、チオジエチレングリコール、ヘキシレングリコール、1,3−ブタンジオール、ネオプレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。
尚、前記水溶性有機溶剤は一種又は二種以上を併用することもでき、インキ組成物中2〜60重量%、好ましくは5〜35重量%の範囲で用いられる。
前記潤滑剤としては、オレイン酸等の高級脂肪酸、長鎖アルキル基を有するノニオン性界面活性剤、ポリエーテル変性シリコーンオイル、チオ亜燐酸トリ(アルコキシカルボニルメチルエステル)やチオ亜燐酸トリ(アルコキシカルボニルエチルエステル)等のチオ亜燐酸トリエステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルのリン酸モノエステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルのリン酸ジエステル、或いは、それらの金属塩、アンモニウム塩、アミン塩、アルカノールアミン塩等が挙げられる。
尚、前記剪断減粘性付与剤を添加したインキ組成物の粘度は、20℃でのEM型回転粘度計100rpmにおけるインキ粘度が25〜160mPa・sを示し、且つ、剪断減粘指数が0.1〜0.7を示すことが好ましい。
尚、剪断減粘指数(n)は、剪断応力値(T)及び剪断速度値(j)の如き粘度計による流動学測定から得られる実験式T=Kjn(Kは非ニュートン粘性係数)にあてはめることによって計算される値である。
前記剪断減粘性付与剤としては、キサンタンガム、ウェランガム、構成単糖がグルコースとガラクトースの有機酸修飾ヘテロ多糖体であるサクシノグリカン(平均分子量約100乃至800万)、アルカガム、グアーガム、ローカストビーンガム及びその誘導体、ヒドロキシエチルセルロース、アルギン酸アルキルエステル類、メタクリル酸のアルキルエステルを主成分とする分子量10万〜15万の重合体、グルコマンナン、寒天やカラゲニン等の海藻より抽出されるゲル化能を有する増粘多糖類(カラギーナン等)、ベンジリデンソルビトール及びベンジリデンキシリトール又はこれらの誘導体、架橋性アクリル酸重合体、無機質微粒子、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、脂肪酸アミド等のHLB値が8〜12のノニオン系界面活性剤、ジアルキル又はジアルケニルスルホコハク酸の塩類、N−アルキル−2−ピロリドンとアニオン系界面活性剤の混合物、ポリビニルアルコールとアクリル系樹脂の混合物を例示できる。
特に、少量の添加で所望の条件を発現することからサクシノグリカンやカラギーナンが有効である。
前記pH調整剤としては、アンモニア、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、酢酸ソーダ等の無機塩類、トリエタノールアミンやジエタノールアミン等の水溶性のアミン化合物等の有機塩基性化合物、乳酸、クエン酸等が挙げられる。
前記防腐剤或いは防黴剤としては、石炭酸、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オンのナトリウム塩、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸カリウム、パラオキシ安息香酸プロピル、2,3,5,6−テトラクロロ−4−(メチルスルフォニル)ピリジン等が挙げられる。
更には、溶剤の浸透性を向上させるフッ素系界面活性剤やノニオン、アニオン、カチオン系界面活性剤、ジメチルポリシロキサン等の消泡剤を添加することもできる。
前記範囲とすることで、インキ収容管内に内蔵された状態で水分が蒸発した場合であっても気体が生じ難くなるため、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾールのモノマーによる化学的な気体除去効果がより有利なものとなり、気泡の発生をより効果的に抑制できる。
前記インキ逆流防止体組成物としては不揮発性液体又は難揮発性液体からなり、具体的には、ワセリン、スピンドル油、ヒマシ油、オリーブ油、精製鉱油、流動パラフィン、ポリブテン、α−オレフィン、α−オレフィンのオリゴマーまたはコオリゴマー、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、脂肪酸変性シリコーンオイル等が挙げられ、一種又は二種以上を併用することができる。
更に、前記液状のインキ逆流防止体組成物と、固体のインキ逆流防止体を併用することもできる。
表1に実施例及び比較例のボールペン用水性インキの組成を示す。表中の組成の数値は重量部を示す。
尚、各インキ粘度は、20℃でEM型回転粘度計〔東京計器(株)製、EMアダプター使用〕を用いて100rpmにて測定した値であり、剪断減粘指数(n)は、前記粘度値から算出した値である。また、溶存酸素量は、20℃で溶存酸素計〔飯島電子工業(株)製〕を用いて測定した値である。
(1)山陽色素(株)製、商品名:サンダイスーパーカラー ブルー GLL
(2)アイゼン保土ヶ谷(株)製、商品名:フロキシン
(3)オリエント化学工業(株)製、商品名:ウォーターブラック100L、C.I.ダイレクトブラック19、染料分20%
(4)2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール
(5)2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾールの2量体
(6)リン酸エステル系界面活性剤、第一工業製薬(株)製、商品名:プライサーフAL
(7)アーチケミカルズジャパン社製、商品名:プロキセルXL−2
前記実施例及び比較例の配合量で各原料を混合し、20℃で3時間撹拌溶解することにより水性インキ組成物を得た。
基油としてポリブテン98.5部中に、増粘剤として脂肪酸アマイド1.5部を添加した後、3本ロールにて混練してインキ逆流防止体を得た。
直径0.4mmの超硬合金製ボールを抱持するステンレススチール製チップがポリプロピレン製パイプ(外径5.4mm、内径3.8mm、全長100mm)の一端に嵌着されたボールペンレフィル内に、前記各インキ組成物1.0gを充填し、その後端に前記インキ逆流防止体0.1gを配設した後、前記ボールペンレフィルを軸筒に組み込み、試料ボールペンを作製した。
前記試料ボールペンを50℃で60日間放置した後、インキ収容管内の気泡の発生の有無、及び、筆記試験(JIS P3201筆記用紙Aに手書き筆記)による筆跡の状態を目視により観察した。
試験B
前記試料ボールペンを50℃、相対湿度20%の雰囲気下に60日間放置した後のインキ重量Yを測定し、放置前のインキ重量Xからどれだけ減少したかを測定してY/Xの値を求めた。
その結果を以下に示す。
筆記試験
○:良好な筆跡が得られる。
×:筆跡にカスレや線飛びが見られる。
Claims (4)
- 着色剤と、水と、潤滑剤としてのリン酸エステル系界面活性剤と、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾールのモノマーを含有する水性インキ組成物を内蔵すると共に、前記インキの消費に伴って追従するインキ逆流防止体をインキ後端に密接配置してなる水性ボールペンが、50℃、相対湿度20%の雰囲気下に60日間放置した後のインキ重量Yと、放置前のインキ重量Xが、Y/X≦0.960を満たし、前記水性インキ組成物の20℃における溶存酸素量が0.1〜10mg/Lである水性ボールペン。
- 前記水性インキ組成物が剪断減粘性付与剤を含む請求項1記載の水性ボールペン。
- 前記水性インキ組成物の20℃におけるEM型回転粘度計100rpmでのインキ粘度が25〜160mPa・sの範囲にあり、且つ、剪断減粘指数が0.1〜0.7の範囲にある請求項2記載の水性ボールペン。
- 前記剪断減粘性付与剤がサクシノグリカン又はカラギーナンのいずれかである請求項2又は3に記載の水性ボールペン。
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